热网计算原理与方法解析
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热传导的基本原理与计算方法热传导是指热量从高温区向低温区传递的过程。
它是热力学的一种基本现象,广泛应用于物理学、化学、材料科学等领域。
热传导研究的是物质中热量的传导机制、热传导的速率和规律以及如何控制和改变热传导过程。
一、热传导的基本原理在物理学中,热量的传导可以用热传导定律来描述,即热传导的速率与热差成正比,与导热系数和传热面积成反比。
物质温度较高的区域传递给相邻温度较低的区域,热量的传导是靠原子、分子、电子等的热运动完成的。
这些粒子在物质内做无规则的振动、流动,高温区的热粒子向低温区运动,直到它们的热平衡达到。
热传导的基本原理可以用一维热传导方程来描述:$$\frac{\partial T}{\partial t}=\alpha\frac{\partial^2 T}{\partialx^2}.$$其中,T代表温度,x代表长度,t代表时间,α代表物质的导热系数。
方程的右侧表示温度梯度,表示热量的传递速度。
二、计算热传导的基本方法由于热传导过程的复杂性,通过简单的数学方程来计算热传导的速率是不可能的。
因此,人们开发了许多传热学模型和计算方法。
这些方法主要可以分为两种:一种是基于传热学原理和模型计算的解析解,另一种是基于数值方法求解的计算机模拟。
1. 解析解法解析解法是指根据物理模型和数学方程分析热传导的过程,得到解析解的方法。
这种方法的优点是计算结果精确,适用于简单的热传导问题,如一维热传导、恒定温差热传导等。
解析解法的缺点是只能用于特定情况下的计算,不适用于复杂的三维热传导问题。
2. 数值模拟法数值模拟法是指利用数字计算机来模拟热传导过程,在计算机上求解热传导方程。
这种方法的优点是可以模拟任意形状复杂的热传导问题,适用范围广,计算结果较为准确。
数值模拟法的缺点是需要高性能计算机进行计算,耗费时间和资源较多。
三、热传导应用范围热传导的应用范围非常广泛,涉及物理、化学、材料等多个领域。
在工程领域,热传导的应用与产品的保温、散热、冷却、加热等相关。
供热简单知识1.供热系统:供热系统分一次和二次供热系统,一次由热源单位来提供热源,二次是经过换热站对用户采暖供热(蒸汽系统除外),我公司分东西部供热系统。
2.热量计算公式:Q=C*G(T2-T1)÷1000二次网流量选择原则:G=KW*0.86*1.1/(T2-T1)(地热温差取10℃;分户改造取15℃;二次网直连取25℃)。
采暖期用热:Q*24*167*0.64分户估算水量:一般情况下为3-3.5KG/㎡老式供暖水量:一般情况下为2-2.5KG/㎡地热供暖水量:一般情况下为3.5-5KG/㎡,根据外网负荷确定。
根据45W,50W,55W计算流量情况能得出调整水平关系。
可以实际计算。
3.一、二次网的热量相等:Q1=Q2,C1*G1*(T22-T21)=C2*G2*(T22'-T21'),水C1=C2,一次网温差一般取45℃,直连系统一般选用25℃。
但要和设计联系在一起,高值也可取65℃。
从公式看出温差和流量决定一、二次网热量计算。
4.板式换热器系统阻力正常范围应在5-7mH2O5.民用建筑室内管道流速不大于1.2m/s。
6.压力与饱和水温度关系:7.单位换算:W=1J/S例子:45W/㎡的采暖期的耗热量45*3600*24*167*0.64=0J变成GJ: 0÷00=0.41555GJ/㎡8.比摩阻:供热管路单位长度沿程阻力损失。
若将大管径改为小一号管径,比摩阻增加1-2倍。
9.集中供热管网布置与敷设:管网主干线尽可能通过热负荷中心;管网力求线路短直;管网敷设应力求施工方便,工程量少;在满足安全运行、维修简便前提下,应节约用地;在管网改建、扩建过程中,应尽可能做到新设计的管线不影响原有管线正常运行;管线一般应沿路敷设,不应穿过仓库、堆场以及发展的预留地段;尽可能不通过铁路、公路及其他管线、管沟等,并适当注意整齐美观等,还有许多这里不做介绍。
管网布置有四种形式:A:枝装布置,B:环装布置,C:放射布置,D:网络布置。
第二节热水网路水力工况分析和计算根据上述水力工况计算的基本原理,就可分析和计算热水网路的流量分配,研究它的水力失调状况。
对于整个网路系统来说,各热用户的水力失调状况是多种多样的。
当网路中各热用户的水力失调度x 都大于1(或都小于1)时,称为一致失调。
一致失调又可分为等比失调和不等比失调。
所有热用户的水力失调度x 值都相等的水力失调状况,称为等比失调。
热用户的水力失调度x 值不相等的水力失调状况,称为不等比失调。
当网路中各热用户的水力失调度有的大于1,有的小于1时,则为不一致失调。
当网路各管段和各热用户阻力数已知时,也可以用求出各用户占总流量的比例方法,来分析网路水力工况变化的规律。
如一热水网路系统有几个用户,如图10-2所示。
干线各管段的阻抗以I S 、II S …n S 表示;支线与用户的阻抗以1S 、2S …n S 表示。
网络总流量为V ,用户流量以1V 、2V 、3V …n V 表示。
利用总阻抗的概念,用户1处的AA P ∆,可用下式确定21211V S V S P n AA -==∆(10-10)式中n S -1——热用户1分支点的网路总阻抗。
由(10-10),可得出用户1占总流量的比例,即相对流量比1V 1111/S S V V V n-==(10-11)依次类推,可以得出第m 个用户的相对流量比为n n nm n n S S S S S S V -----⋅⋅⋅⋅⋅⋅==M 11m 21m m V V (10-12)由式(10-12)可以得到如下结论:(1)各用户的相对流量比仅取决于网路各管段和用户的阻力数,而与网路流量无关。
(2)第d个用户与第m个用户(m>d)之间的流量比,仅取决于用户d和用户d 以后(按水流动方向)各管段和用户的阻力数,而与用户d以前各管段和用户的阻力数无关。
下面再以几种常见的水力工况变化情况为例,根据上述的基本原理,并利用水压图,定性地分析水力失调的规律性。
简析分户热计量户热计量的概念和形式分户计量的目的:提高用户的热舒适性,根据需要对室温进行自主调节、计量。
分户计量的室内设计温度:分户计量供暖系统的设计室温比常规供暖系统有所提高。
目前,普遍认可的是分户计量供暖系统的室内设计温度比现行国内标准高2℃。
按此规定设计热负荷会提高7~11%。
户间热负荷计算户间热负荷:分户计量供暖系统有一定的自主选择室内供暖温度的功能。
这就会出现在运行过程中由于人为节能所造成的邻户、临室传热。
为了避免随即的邻户传热影响,房间热负荷必须考虑由于分室调温而出现的温度差而引起的邻户传热量,即称户间传热量。
分户计量热负荷计算:户间热负荷的计算:目前规范还未给出统一的户间传热计算方法。
一些地方规程中对此作了较具体的规定。
较多使用的方法是按实际可能出现的温差计算传热量,然后考虑可能同时出现的概率。
北京市户间热负荷计算原则1.对于集中供暖用户,不采用地暖时,按6℃温差计算户间楼板和隔墙的传热量;采用地暖时,按8℃温差计算。
2.采用分户独立热源的用户,因间歇供暖的可能性更大,户间传热热负荷温差宜按10℃计算。
3.以各户间传热量总和的适当比例作为户间总传热热负荷,一般可取50%;而顶层或底层垂直方向因只向下或向上传热,故考虑较大概率,可取70~80%。
4.户间传热量不宜大于房间基本供暖热负荷的80%。
分户计量水暖系统布置设置分户计量供暖系统的目的:1.按实际耗热量计费2.节约能源3.满足用户对供暖系统多方面的功能要求。
分户计量系统与常规系统的区别:1.分户计量供暖系统应便于分户管理及分户分室控制、调节供热量—即调节室温。
2.垂直式系统,一个用户由多个立管供热,在每一个散热器支管上安装热表来计量,不仅使系统复杂、造价过高,而且管理不便,因此不能广泛使用。
共用立管分户计量供暖系统的共同特点:1.每户管道的起、止点安装关断阀和其中之一处安装调节阀。
2.应设置热表和温控装置。
热表一般安装在用户进口处。